專利名稱：電網(wǎng)智能監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電力領(lǐng)域，具體涉及一種用于檢測電網(wǎng)狀態(tài)的電網(wǎng)智能監(jiān)測儀。
背景技術(shù)：
電網(wǎng)過電壓包括電網(wǎng)內(nèi)外過電壓，它的存在對電力系統(tǒng)設(shè)備或線路的絕緣性能構(gòu)成威脅，嚴(yán)重影響配電網(wǎng)的供電可靠性和安全運行；有效監(jiān)測電網(wǎng)內(nèi)外過電壓，是認(rèn)識電網(wǎng)過電壓以及采取有效方式方法預(yù)防電網(wǎng)過電壓的有力手段。中國專利申請200510057043. 4 公開的是一種配電網(wǎng)過電壓在線監(jiān)測裝置及方法，是監(jiān)測配電網(wǎng)外部過電壓和內(nèi)部過電壓的在線監(jiān)測裝置和方法。該裝置包括高壓分壓器、信號預(yù)處理電路、觸發(fā)電路、數(shù)據(jù)采集卡、 工作電源、工業(yè)控制計算機(jī)以及連接高壓分壓器與信號預(yù)處理電路、觸發(fā)電路的同軸電纜、 連接信號預(yù)處理電路、觸發(fā)電路與數(shù)據(jù)采集卡的信號電纜。該方法包括開機(jī)進(jìn)入初始化，設(shè)定過電壓值，數(shù)據(jù)采集卡等待觸發(fā)電路發(fā)出的觸發(fā)信號，判斷電網(wǎng)是否出現(xiàn)過電壓，將過電壓數(shù)據(jù)存入采集卡緩存，判斷采集卡緩存是否存滿，將采集卡緩存中的數(shù)據(jù)讀入計算機(jī)緩存，查詢是否有新的過電壓數(shù)據(jù)；將過電壓數(shù)據(jù)以文件形式存盤，判斷存盤是否結(jié)束。中國專利申請200610095191. X公開的是一種高壓電網(wǎng)內(nèi)外過電壓綜合在線監(jiān)測裝置及方法， 涉及110 500kV高壓電網(wǎng)過電壓監(jiān)測裝置及方法。本發(fā)明裝置包括電壓傳感器、匹配及保護(hù)電路、信號預(yù)處理電路、觸發(fā)電路、數(shù)據(jù)采集卡、工作電源、工業(yè)控制計算機(jī)等。現(xiàn)有的電網(wǎng)電壓的在線監(jiān)測裝置以及上述技術(shù)都只是監(jiān)測電力系統(tǒng)內(nèi)外過電壓， 它們都采用固定的采集方式，無現(xiàn)場波形顯示功能，操作不直觀，且不能根據(jù)用戶設(shè)定需要進(jìn)行采集，并受到采集卡采樣率和采樣深度的限制，不適宜采集時間長、變化慢、頻率低的內(nèi)部過電壓，也不能記錄過電流及開關(guān)量狀態(tài)進(jìn)而實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的綜合分析。由于電網(wǎng)中除了過電壓之外，還存在過電流污染以及開關(guān)不同的特殊設(shè)備而產(chǎn)生的開關(guān)量的對電網(wǎng)的沖擊，所以對電網(wǎng)電流或者開關(guān)量的監(jiān)測也是非常必要的。

實用新型內(nèi)容本實用新型需要解決的技術(shù)問題是提供一種采用高、低速相結(jié)合采集電網(wǎng)過電壓、過電流、能滿足內(nèi)、外過電壓波形和過電流波形、開關(guān)狀態(tài)采集監(jiān)測的需要，還能記錄過電壓、過電流及開關(guān)變位對系統(tǒng)的影響，增加顯示功能以增強(qiáng)用戶的可操作性的電網(wǎng)智能監(jiān)測儀。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種電網(wǎng)智能監(jiān)測儀，包括信號調(diào)理單元、采集單元、工控機(jī)，信號調(diào)理單元包括電壓信號調(diào)理電路、電流信號調(diào)理電路、開關(guān)量信號隔離調(diào)理電路；采集單元包括高速采集電路、低速采集電路、開關(guān)量監(jiān)測及采集電路；電壓信號調(diào)理電路分別和高速采集電路及低速采集電路連接，電流信號調(diào)理電路與低速采集電路連接，開關(guān)量信號隔離調(diào)理電路與開關(guān)量監(jiān)測及采集電路連接；高速采集電路、低速采集電路、開關(guān)量監(jiān)測及采集電路分別與工控機(jī)互相連接，工控機(jī)上還連接有與高速采集電路、低速采集電路、開關(guān)量監(jiān)測及采集電路連接的時間同步模塊。[0006]工控機(jī)配置有鍵盤接口、USB接口及網(wǎng)線接口，外接硬盤、液晶顯示器、觸摸屏等設(shè)備，并裝有控制裝置運行的軟件。本實用新型的電壓信號調(diào)理電路的具體結(jié)構(gòu)為母線上的電壓信號經(jīng)分壓器或電壓互感器等設(shè)備分壓后通過電纜輸入電壓信號調(diào)理電路中，電壓信號調(diào)理電路包括電阻 Rl、R2、R3、R4、電容Cl、瞬態(tài)抑制器TVSl、模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD，電壓信號輸入端分別接電阻Rl、 R3和瞬態(tài)抑制器TVSl，瞬態(tài)抑制器TVSl另一端接地，電阻Rl另一端與電容Cl串聯(lián)后接地， 電阻R 3另一端接R2以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD的負(fù)極，模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD的正極通過電阻R4接地； R2的另一端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD輸出端連接；模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD輸出端分別與高速采集電路和低速采集電路連接。輸入的電壓信號經(jīng)過電壓調(diào)理電路的電阻Rl和電容Cl進(jìn)行阻抗匹配后，再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換分別送給高速采集電路和低速采集電路。本實用新型的電流信號調(diào)理電路的具體結(jié)構(gòu)為電流信號經(jīng)電流互感器等設(shè)備輸入到電流信號調(diào)理電路，電流信號調(diào)理電路包括磁珠CZH1、CS12、電容C2、C3、C4、精密變換器Tl和瞬態(tài)抑制器TVS2。輸入的電流信號分別接磁珠(^Hl、CZH2后經(jīng)電容C2、C3接地， 兩個磁珠(^Hl、CZH2的輸出端之間還連接電容C4 ；精密變換器Tl的輸入端接磁珠CZH1、 CZH2的兩個輸出端，精密變換器Tl的兩輸出端之間連接瞬態(tài)抑制器TVS2。電流調(diào)理電路利用磁珠CZH1、CS12、電容C2、C3、C4對輸入的電流信號進(jìn)行濾波處理后，通過精密變換器T1將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，再輸出到低速采集電路。本實用新型的開關(guān)量信號隔離調(diào)理電路的具體結(jié)構(gòu)為輸入的開關(guān)量信號依次經(jīng)過電阻R5、R6、R7進(jìn)入光耦TLP521，電容C5 —端接電阻R5、R6的連接端且其另一端接地， 瞬態(tài)抑制器TVS3 —端接電阻R6、R7的連接端且另一端接地，在光耦TLP521兩輸入端之間連接有并聯(lián)的電阻R8、電容C6、二極管D1，光耦TLP521及并聯(lián)的電阻R8、電容C6、二極管 Dl的一端接地；光耦TLP521的一輸出端連接開關(guān)量監(jiān)測及采集電路，另一輸出端接地，在光耦TLP521兩輸出端之間連接電容C7。開關(guān)量調(diào)理電路對輸入的開關(guān)量狀態(tài)信號進(jìn)行濾波、分壓、隔離等處理后將信號送到開關(guān)量監(jiān)測及采集電路。本實用新型的高速采集電路的具體結(jié)構(gòu)為高速采集電路以FPGA芯片為控制核心，還包括FPGA配置芯片、AS模式配置接口、串行存儲器、JTAG配置接口、SDRAM芯片組，它他們都與FPGA芯片連接，SDRAM芯片組連接在AD芯片組和FPGA芯片之間，F(xiàn)PGA配置芯片與AS模式配置接口連接后與FPGA芯片連接。FPGA芯片還與AD芯片組、同步總線、PC104總線、時間同步模塊、卡號地址設(shè)置接
口連接。本實用新型的低速采集電路的具體結(jié)構(gòu)為低速采集電路以FPGA芯片為核心，模擬開關(guān)輸入的信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(AD芯片組)輸入FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片連接有FPGA配置芯片、工控機(jī)的EPP并口以及時間同步模塊。低速采集電路采用FPGA器件實現(xiàn)，按主機(jī)設(shè)置的采樣率采集電壓、電流信號，通過EPP并口與工控機(jī)通信，定時將采集的數(shù)據(jù)上傳。本實用新型的開關(guān)量監(jiān)測及采集電路的具體結(jié)構(gòu)為調(diào)理后的開關(guān)量信號輸入到 CPLD芯片，CPLD芯片與開關(guān)量信號隔離調(diào)理電路、時間同步模塊和PC104總線連接。[0018]開關(guān)量監(jiān)測及采集電路采用大規(guī)模CPLD芯片，監(jiān)視并記錄開關(guān)量信號隔離調(diào)理電路所發(fā)出的開關(guān)量的輸入狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)量輸入信號變化時，鎖存開關(guān)量狀態(tài)并通過PC104 總線向工控機(jī)提供變位信號，并向高速采集電路提供外部觸發(fā)信號。本實用新型的時間同步模塊的具體結(jié)構(gòu)為時間同步模塊以CPU為核心，CUP通過串口與工控機(jī)相互連接，CPU還與高速采集電路、低速采集電路和開關(guān)量監(jiān)測及采集電路連接，CPU上還連接為系統(tǒng)提供時間同步的晶振，CPU還通過串型接口連接有GPS模塊和GPS 天線，以實現(xiàn)遠(yuǎn)程時間同步。這樣時間同步模塊就構(gòu)成同時由GPS和晶振組成的時間同步模塊，GPS時間同步模塊采用ARM技術(shù)實現(xiàn)，為高速采集電路、低速采集電路和開關(guān)量監(jiān)測及采集電路提供統(tǒng)一的觸發(fā)時標(biāo)，為三種信號同步和匹配提供時間依據(jù)。本實用新型具有下述優(yōu)點針對電網(wǎng)過電壓、過電流波形的特性及電力系統(tǒng)綜合分析的需要，本實用新型能夠?qū)﹄娋W(wǎng)過電壓、過電流、開關(guān)量進(jìn)行監(jiān)測，它采用高、低速采集相結(jié)合的方式，同時滿足內(nèi)、外過電壓波形和過電流波形采集的需要，并同步記錄開關(guān)變位信號，并將這些信息顯示在顯示器上，這樣豐富了人機(jī)交互功能，為電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的綜合分析提供了一種有效工具。本實用新型可實時在線監(jiān)測并顯示相同和不同電壓等級的母線電壓、電流以及開關(guān)狀態(tài)，判斷電網(wǎng)中有無過電壓、過電流發(fā)生及開關(guān)變位，并可根據(jù)用戶設(shè)定參數(shù)記錄過電壓、過電流發(fā)生前后的實際變化過程及開關(guān)動作對母線電壓的影響。 本實用新型的高速采集電路的采樣率高，適于記錄雷擊等短時、高頻、變化快的外部過電壓；低速采集電路的采樣率低，但采樣時間長，適于記錄時間長、頻率低、變化慢的內(nèi)部過電壓及過電流。用戶可根據(jù)高、低速采集波形及開關(guān)量狀態(tài)對電氣設(shè)備的絕緣強(qiáng)度、檢修周期進(jìn)行判斷，對設(shè)備改進(jìn)和系統(tǒng)改造進(jìn)行研究，本實用新型對研究電力系統(tǒng)過電壓、過電流對系統(tǒng)的影響方式和程度，以及怎樣對過電壓、過電流進(jìn)行防范等都具有重要的指導(dǎo)意義。本實用新型的信號調(diào)理單元能對輸入的電壓信號進(jìn)行阻抗匹配、模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理，將輸入的電流信號經(jīng)濾波處理后，轉(zhuǎn)換為電壓信號，對輸入的開關(guān)量狀態(tài)信號進(jìn)行濾波、隔離等處理。本實用新型的高速采集電路能按設(shè)定的采樣率對調(diào)理后的電壓信號連續(xù)采樣，當(dāng)采集的信號超過設(shè)定的界值或接收到外觸發(fā)信號時，通過PC104總線將采集的信號傳送至工控機(jī)，工控機(jī)將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以文件方式保存下來，有利于日后分析處理。本實用新型的低速采集電路能按主機(jī)設(shè)置的采樣率對電壓、電流信號進(jìn)行采集， 通過EPP并口與工控機(jī)通信，定時將采集的數(shù)據(jù)上傳，采樣信號未超過設(shè)定的界值時供裝置界面實時顯示，采樣信號超過設(shè)定的界值時，裝置將采集的數(shù)據(jù)存儲下來，以便分析處理。本實用新型的開關(guān)量監(jiān)測及采集電路能監(jiān)視并記錄開關(guān)量輸入狀態(tài)，開關(guān)量輸入信號有變化時，鎖存開關(guān)量狀態(tài)向工控機(jī)提供變位信號，向高速采集單元提供外部觸發(fā)信號。本實用新型的GPS時間同步模塊能為高速采集電路、低速采集電路和開關(guān)量監(jiān)測及采集電路提供統(tǒng)一的觸發(fā)時標(biāo)，為信號同步和匹配提供時間依據(jù)，并能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。工控機(jī)及控制軟件、液晶觸摸屏等的設(shè)置能夠通過程序?qū)ΡO(jiān)測信息進(jìn)行實時顯示，對裝置運行進(jìn)行控制，將數(shù)據(jù)以文件方式保存下來，存儲的數(shù)據(jù)可通過USB或網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)出，以便進(jìn)行管理和綜合分析。
圖1是本實用新型實施例的組織結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實用新型實施例的電壓信號調(diào)理電路；圖3是本實用新型實施例的電流信號調(diào)理電路；圖4是本實用新型實施例的開關(guān)量信號隔離調(diào)理電路；圖5是本實用新型實施例的高速采集電路框圖；圖6是本實用新型實施例的低速采集電路框圖；圖7是本實用新型實施例的開關(guān)量監(jiān)測及采集電路框圖；圖8是本實用新型實施例的GPS時間同步模塊框圖；圖9是本實用新型實施例的軟件流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖1所示，本實用新型的電網(wǎng)智能監(jiān)測儀包括工控機(jī)、電壓信號調(diào)理電路、電流信號調(diào)理電路、開關(guān)量信號隔離調(diào)理電路、高速采集電路、低速采集電路、開關(guān)量監(jiān)測及采集電路、GPS時間同步模塊、以及工控機(jī)外接的液晶顯示器、觸摸屏、硬盤等外部設(shè)備，工控機(jī)內(nèi)部的裝有控制裝置運行的軟件。電壓信號調(diào)理電路分別和高速采集電路及低速采集電路連接，電流信號調(diào)理電路與低速采集電路連接，開關(guān)量信號隔離調(diào)理電路與開關(guān)量監(jiān)測及采集電路連接；高速采集電路、低速采集電路、開關(guān)量監(jiān)測及采集電路分別與工控機(jī)互相連接，工控機(jī)上還連接GPS時間同步模塊，GPS時間同步模塊還與高速采集電路、低速采集電路和開關(guān)量監(jiān)測及采集電路分別連接；工控機(jī)配置有鍵盤接口、USB接口及網(wǎng)線接口、外接液晶顯示器、觸摸屏和硬盤等設(shè)備。本實用新型實施例中將從電網(wǎng)中采集到的電壓進(jìn)行調(diào)理后分別輸入高、低速采集電路，將采集到的電流信號進(jìn)行調(diào)理后輸入低速采集電路，將采集到的開關(guān)量信號輸入到開關(guān)量監(jiān)測及采集電路。高速采集電路對電壓信號進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)信號超過限值或接收到外觸發(fā)信號時，通過PC104總線將采集的信號送到工控機(jī)；低速采集電路按設(shè)定采樣率對電壓、電流信號進(jìn)行采集，通過EPP并口與工控機(jī)通信，定時將采集的數(shù)據(jù)上傳；開關(guān)量信號隔離調(diào)理電路對輸入開關(guān)量信號進(jìn)行調(diào)理后，將信號輸入開關(guān)量監(jiān)測及采集電路，開關(guān)量輸入信號有變化時，鎖存開關(guān)量狀態(tài)并向工控機(jī)提供變位信號，同時向高速采集電路提供外部觸發(fā)信號；GPS時間同步模塊為高速采集電路、低速采集電路和開關(guān)量監(jiān)測及采集電路提供統(tǒng)一的觸發(fā)時標(biāo)。工控機(jī)及控制軟件對裝置運行進(jìn)行控制，采樣信號未超過設(shè)定的界值時裝置對電壓、電流信號及開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行顯示，當(dāng)采樣信號超過設(shè)定的界值或滿足其他觸發(fā)條件時，裝置將采集的數(shù)據(jù)以文件方式存儲下來，存儲的數(shù)據(jù)可通過網(wǎng)絡(luò)或USB 口傳輸?shù)狡渌O(shè)備。如圖2所示，電壓信號調(diào)理電路包括電阻R1、R2、R3、R4、電容Cl、瞬態(tài)抑制器TVS1、 模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD ；電壓信號輸入端分別接瞬態(tài)抑制器TVSl和電阻Rl、R3，瞬態(tài)抑制器TVSl另一端接地，電阻Rl另一端與電容Cl串聯(lián)后接地，電阻R3另一端接R2和模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD的負(fù)極；R2的另一端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD輸出端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD的正極通過電阻R4接地；模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD輸出端分別與高速采集電路和低速采集電路連接。母線上的電壓信號經(jīng)分壓器或電壓互感器等設(shè)備分壓后通過電纜輸入到電壓信號調(diào)理電路，電壓調(diào)理電路通過電阻Rl和電容Cl對輸入的電壓信號進(jìn)行阻抗匹配，通過AD 轉(zhuǎn)換器將輸入的模擬型號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再將轉(zhuǎn)換后的信號輸入到高速采集電路和低速采集電路。如圖3所示，電流信號調(diào)理電路包括磁珠CZH1、CS12、電容C2、C3、C4、精密變換器 Tl和瞬態(tài)抑制器TVS2。輸入的電流信號分別接磁珠call、CZH2后經(jīng)電容C2、C3接地，磁珠Call、CZH2的輸出端之間還接有電容C4，磁珠Call、CZH2的輸出端接精密變換器Tl的輸入端，精密變換器Tl輸出端連接瞬態(tài)抑制器TVS2。電流信號經(jīng)電流互感器等設(shè)備輸入到電流信號調(diào)理電路，電流調(diào)理電路利用磁珠 CZHl、CZH2、電容C2、C3、C4對輸入的電流信號進(jìn)行濾波處理后，通過精密變換器Tl將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，再輸出到低速采集電路。如圖4所示，輸入的開關(guān)量信號依次經(jīng)過電阻R5、R6、R7進(jìn)入光耦TLP521，電阻 R5、R6相連接的一端接有接地的電容C5，電阻R6、R7的連接端之間接有瞬態(tài)抑制器TVS3， 瞬態(tài)抑制器TVS3另一端接地；在光耦TLP521的兩輸入端之間還接有并聯(lián)的電阻R8、電容 C6及二極管D1，并聯(lián)的電阻R8、電容C6、二極管Dl及光耦TLP521的一輸入端接地；光耦 TLP521的一輸出端連接開關(guān)量監(jiān)測及采集電路，另一輸出端接地，在光耦TLP521兩輸出端之間連接有電容C7。開關(guān)量隔離調(diào)理電路通過電阻R5、電容C5對輸入的開關(guān)量信號進(jìn)行分壓、阻容濾波，再經(jīng)電阻R6、R7分壓后輸入光耦TLP521進(jìn)行隔離，電容C6對輸入光耦TLP521前的信號進(jìn)行濾波，光耦TLP521輸出的信號通過電容C7濾波后輸出到開關(guān)量監(jiān)測及采集電路。如圖5所示，高速采集電路采用FPGA芯片作為控制核心，采用AS和JTAG配置方式，實現(xiàn)與工控機(jī)的PC104總線接口控制、高速采集電路之間的同步控制、SDRAM的讀寫控制、AD轉(zhuǎn)換器的控制、存儲校準(zhǔn)控制以及校準(zhǔn)AD轉(zhuǎn)換器控制等。高速采集電路包括FPGA 芯片及其配置芯片、AS模式配置接口、串行存儲器、JTAG配置接口、SDRAM芯片組，它們都與 FPGA芯片連接；SDRAM芯片組連接在AD芯片組和FPGA芯片之間，F(xiàn)PGA配置芯片與AS模式配置接口連接后與FPGA芯片連接。FPGA芯片上還連接有AD芯片組、同步總線、PC104總線、晶振和卡號地址設(shè)置接口。如圖6所示，低速采集電路以FPGA芯片為核心，模擬開關(guān)輸入的信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(AD芯片組)后輸入FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片連接有FPGA配置芯片、工控機(jī)的EPP并口以及GPS時間同步模塊。低速采集電路以FPGA芯片為核心，按主機(jī)設(shè)置的采樣率對AD芯片組輸入的電壓、電流信號進(jìn)行連續(xù)采樣，通過EPP并口與工控機(jī)通信，定時將采集的數(shù)據(jù)上傳。當(dāng)電壓、電流信號超過設(shè)定的界值時，向GPS時間同步模塊發(fā)出觸發(fā)信號。如圖7所示，開關(guān)量監(jiān)測及采集電路采用大規(guī)模CPLD芯片實現(xiàn)，CPLD芯片與開關(guān)量隔離調(diào)理電路、PC104總線、GPS時間同步模塊、高速采集電路連接，調(diào)理后的開關(guān)量信號輸入CPLD芯片，CPLD芯片對輸入信號進(jìn)行監(jiān)測并記錄，同時讀取開關(guān)量隔離調(diào)理電路所監(jiān)測到的系統(tǒng)狀態(tài)，當(dāng)輸入的開關(guān)量信號變化時，鎖存開關(guān)量狀態(tài)并通過PC104總線向工控機(jī)提供變位信號，并向高速采集電路提供外部觸發(fā)信號。如圖8所示，時間同步模塊以CPU為核心，工控機(jī)的串口與CUP相互連接，CPU上連接為系統(tǒng)提供時間同步的晶振，CPU上還通過串型接口連接有GPS模塊和GPS天線。這樣時間同步模塊就構(gòu)成同時由GPS和晶振組成的時間同步模塊。GPS時間同步模塊采用ARM技術(shù)實現(xiàn)，GPS天線和GPS模塊接收到的GPS信號通過串口發(fā)送到CPU，晶振輸出信號到CPU，高速采集電路、低速采集電路和開關(guān)量監(jiān)測及采集電路向CPU提供觸發(fā)信號，CPU通過工控機(jī)串口與工控機(jī)進(jìn)行通訊。用戶可根據(jù)實際需要選擇是否接GPS信號，未接入GPS信號的GPS時間同步模塊仍具備為高速采集電路、低速采集電路和開關(guān)量監(jiān)視電路提供統(tǒng)一的觸發(fā)時標(biāo)功能。如圖9所示，本實用新型實施例的詳細(xì)控制步驟如下(1)初始化程序進(jìn)入VGA模式運行；初始化采集單元、GPS時間同步模塊，設(shè)置各種中斷，檢測并配置其它接口。(2)檢測用戶是否選擇退出運行，“是”執(zhí)行第(6)步退出運行，“否”執(zhí)行第(3)步ο(3)讀取采集單元的狀態(tài)，查看是否需要把采集的數(shù)據(jù)保存下來。(4)檢測用戶是否對界面進(jìn)行操作，更新界面顯示。(5)檢測網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、USB狀態(tài)，查看是否需要把文件通過網(wǎng)絡(luò)或USB轉(zhuǎn)存，而后返回執(zhí)行第⑵步。(6)釋放資源，恢復(fù)環(huán)境，退出運行。以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施方式，本實用新型的保護(hù)范圍并不僅限于上述實施方式，凡是屬于本實用新型原理的技術(shù)方案均屬于本實用新型的保護(hù)范圍。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本實用新型的原理的前提下進(jìn)行的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種電網(wǎng)智能監(jiān)測儀，包括信號調(diào)理單元、采集單元、裝有控制裝置運行軟件的工控機(jī)，其特征在于信號調(diào)理單元包括電壓信號調(diào)理電路、電流信號調(diào)理電路、開關(guān)量信號隔離調(diào)理電路；采集單元包括高速采集電路、低速采集電路、開關(guān)量監(jiān)測及采集電路；電壓信號調(diào)理電路分別和高速采集電路及低速采集電路連接，電流信號調(diào)理電路與低速采集電路連接，開關(guān)量信號隔離調(diào)理電路與開關(guān)量監(jiān)測及采集電路連接；高速采集電路、低速采集電路、開關(guān)量監(jiān)測及采集電路分別與工控機(jī)互相連接，工控機(jī)上還連接有與高速采集電路、低速采集電路及開關(guān)量監(jiān)測及采集電路連接的時間同步模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)智能監(jiān)測儀，其特征在于所述工控機(jī)配置有鍵盤接口、 USB接口及網(wǎng)線接口，外接硬盤、顯示器或者觸摸屏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)智能監(jiān)測儀，其特征在于所述電壓信號調(diào)理電路包括電阻Rl、R2、R 3、R4、電容Cl、瞬態(tài)抑制器TVSl、模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD ；與分壓器或電壓互感器連接的電壓信號輸入端分別接瞬態(tài)抑制器TVSl和電阻R1、R3，瞬態(tài)抑制器TVSl另一端接地， 電阻Rl與電容Cl串聯(lián)后接地，電阻R 3另一端接R2并和模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD的負(fù)極連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD的正極通過電阻R4接地；R2的另一端與分別連接高速采集電路和低速采集電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD的輸出端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)智能監(jiān)測儀，其特征在于所述電流信號調(diào)理電路包括磁珠CZH1、CS12、電容C2、C3、C4、精密變換器Tl和瞬態(tài)抑制器TVS2 ；與電流互感器連接的兩個信號輸入端分別接磁珠CZH1、CZH2后經(jīng)電容C2、C3接地，兩磁珠CZH1、CZH2的輸出端之間還接有電容C4 ；精密變換器Tl的輸入端接磁珠CZH1、CZH2的輸出端，精密變換器Tl 的輸出端連接瞬態(tài)抑制器TVS2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)智能監(jiān)測儀，其特征在于所述開關(guān)量信號隔離調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)為光耦TLP521的輸入端經(jīng)電阻R7、R6、R5與開關(guān)量信號輸入端連接，電阻R5、R6 之間連接有接地的電容C5，電阻R6、R7之間連接有接地的瞬態(tài)抑制器TVS 3 ；光耦TLP521 兩個輸入端之間還連接有并聯(lián)的電阻R8、電容C6、二極管D1，光耦TLP521 —個輸入端及并聯(lián)的電阻R8、電容C6、二極管Dl的一端接地；光耦TLP521的一輸出端連接開關(guān)量監(jiān)測及采集電路，另一輸出端接地，光耦TLP521兩輸出端之間連接電容C7。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)智能監(jiān)測儀，其特征在于所述高速采集電路以FPGA芯片為控制核心，還包括FPGA配置芯片、AS模式配置接口、串行存儲器、JTAG配置接口、SDRAM 芯片組、AD芯片組，它們分別與FPGA芯片連接，SDRAM芯片組連接在AD芯片組和FPGA芯片之間，F(xiàn)PGA配置芯片與AS模式配置接口連接后與FPGA芯片連接；FPGA芯片還與同步總線、PC104總線、時間同步模塊、卡號地址設(shè)置接口連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)智能監(jiān)測儀，其特征在于所述低速采集電路以FPGA芯片為核心，F(xiàn)PGA芯片與FPGA配置芯片、工控機(jī)的EPP并口以及時間同步模塊連接；FPGA芯片的輸入端與模擬開關(guān)輸入信號連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)智能監(jiān)測儀，其特征在于所述開關(guān)量監(jiān)測及采集電路采用大規(guī)模CPLD芯片，CPLD芯片分別與開關(guān)量隔離調(diào)理電路、時間同步模塊連接，CPLD芯片連接有與工控機(jī)相連的PC104總線。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)智能監(jiān)測儀，其特征在于所述時間同步模塊以CPU為核心，CUP與各采集電路、為系統(tǒng)提供時間同步的晶振、以及通過串口與工控機(jī)連接，CPU上還通過串型接口連接有實現(xiàn)遠(yuǎn)程時間同步的GPS模塊和GPS天線。
專利摘要本實用新型公開了一種電網(wǎng)智能監(jiān)測儀，包括工控機(jī)以及電壓信號調(diào)理電路、電流信號調(diào)理電路、開關(guān)量信號隔離調(diào)理電路、高速采集電路、低速采集電路、開關(guān)量監(jiān)測及采集電路、GPS時間同步模塊、觸摸屏、網(wǎng)絡(luò)或USB接口。電壓信號調(diào)理電路連接高、低速采集電路，電流信號調(diào)理電路連接低速采集電路，開關(guān)量信號隔離調(diào)理電路連接開關(guān)量監(jiān)測及采集電路，然后它們再與工控機(jī)連接，時間同步模塊與工控機(jī)及各采集電路連接。本實用新型能實時在線監(jiān)測并顯示電網(wǎng)電壓、電流波形及開關(guān)量狀態(tài)，將過限電壓、電流波形及開關(guān)量狀態(tài)記錄，對雷擊等短時、高頻、變化快的外過電壓、開關(guān)變位過電壓以及時間長、頻率低、變化慢的內(nèi)過電壓過電流都能記錄。
文檔編號G01R31/08GK201966692SQ201020667008
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者張文偉 申請人:上海巍翔電氣控制有限公司